吳 琦

（中國石化集團(tuán)資產(chǎn)經(jīng)營管理有限公司巴陵石化有限責(zé)任公司 分析檢驗(yàn)中心煉油分析站，湖南 岳陽 414014）

煙氣粉塵濃度測定是一個(gè)動(dòng)壓平衡測定過程[1]，影響其測定結(jié)果的原因比較多。煙氣粉塵濃度直接影響煙機(jī)運(yùn)行，為了能使煙機(jī)和余熱鍋爐安、穩(wěn)、長、優(yōu)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)能源再利用和減少煙氣粉塵排放對環(huán)境大氣的影響，煙氣粉塵濃度測定數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度尤為重要。為了提高煙氣粉塵濃度測定結(jié)果的準(zhǔn)確性，找出影響粉塵濃度測定的因素，必須要對影響煙氣粉塵濃度測定因素進(jìn)行探討。

1 影響煙氣粉塵濃度測定原因分析

從煉油裝置開車以來，對影響煙氣粉塵濃度測定結(jié)果的因素進(jìn)行調(diào)查分析和統(tǒng)計(jì)（見表1），從調(diào)查分析結(jié)果可看出，影響煙氣粉塵濃度測定結(jié)果的主要因素是采樣濾筒質(zhì)量[1]，濾筒的質(zhì)量因素主要包括：濾筒透氣性、筒壁的厚度、濾筒口水平度三個(gè)方面。本研究對濾筒質(zhì)量進(jìn)行分析并提出相應(yīng)對策。

表1 影響煙氣粉塵濃度測定結(jié)果的因素調(diào)查情況

2 主要儀器和試劑

2.1 儀器

煙氣粉塵濃度動(dòng)壓平衡測定分析儀[2]；托管式采樣槍；玻璃鋼濾筒；馬福爐；干燥器；O 型碳素密封圈；耐壓硅膠皮管；冷卻水池箱、天平；游標(biāo)卡尺；50μm 和10μm 砂紙。

2.2 試劑

鹽酸：分析純，湖南師范大學(xué)試劑廠；壓縮空氣或氮?dú)猓荷a(chǎn)裝置自供。

3 分析原理和煙氣粉塵濃度測定條件

在一定的測定條件下，用煙氣粉塵濃度測定分析儀、托管式采樣槍和采樣濾筒，在摧化再生裝置三旋出口進(jìn)行采樣收集一定量的煙氣粉塵，用重量法進(jìn)行計(jì)算得出煙氣粉塵濃度[2]。

煙氣粉塵濃度測定動(dòng)壓平衡條件見表2所示。

表2 采樣條件參數(shù)設(shè)定

4 分析步驟

4.1 濾筒處理

將濾筒用稀鹽酸泡浸，清洗干凈后，放在700℃的馬福爐中烘烤1 小時(shí)，再放在干燥器中冷卻，冷卻至室溫。

4.2 濾筒衡重處理

將處理后的濾筒進(jìn)行多次稱量和烘干，直至最后2 次稱量結(jié)果之差為0.40mg，并記錄濾筒此時(shí)的重量[2-3]。

4.3 樣品收集

設(shè)定一定的采樣條件，對摧化再生裝置三旋出口煙氣粉塵進(jìn)行收集。

4.4 收集煙氣粉塵樣品衡重處理

將采樣濾筒收集到的煙氣粉塵進(jìn)行反復(fù)烘干和稱量[2]，直至最后兩次稱量結(jié)果之差為0.40mg，并記錄此時(shí)濾筒的重量[2-3]。

5 計(jì)算方法

5.1 煙氣采樣體積換算

式中：Vnd——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干煙氣的采氣體積(L)

V2——累積流量計(jì)終讀數(shù)（L）

V1——累計(jì)流量計(jì)初讀數(shù)（L）

Tm——流量計(jì)前煙氣絕對溫度（K）

Rm——流量計(jì)前煙氣指示壓力（Pa）

K——累積流量計(jì)的校正系數(shù)

5.2 煙氣粉塵濃度計(jì)算法

式中：C——煙氣粉塵濃度（mg/m3）

W——濾筒捕集的煙氣粉塵重量（g）

6 濾筒質(zhì)量對煙氣粉塵濃度測定結(jié)果影響實(shí)驗(yàn)

6.1 實(shí)驗(yàn)Ⅰ

在上述采樣參數(shù)條件下對濾筒透氣性進(jìn)行篩選，篩選出達(dá)到采樣條件要求的透氣性濾筒實(shí)驗(yàn)，采樣條件參數(shù)流量計(jì)前壓力為（10-15）×10-3Mpa 時(shí)，對濾筒透氣性進(jìn)行選別實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果見表3。

從表3 中可看出，在同樣流量計(jì)前壓力參數(shù)為（10-15）×10-3Mpa 時(shí)，1-6 號(hào)濾筒透氣性較好，壓縮空氣通過濾筒的流速可滿足煙氣粉塵濃度測定的動(dòng)態(tài)平衡采樣條件參數(shù)要求，即煙氣流速為30-33L/min，而7-12 號(hào)濾筒透氣性較差，壓縮空氣通過濾筒的流速不能滿足煙氣粉塵濃度測定的動(dòng)態(tài)平衡采樣條件參數(shù)要求。

用1#-6#號(hào)和7#-12#號(hào)兩組濾筒，分別將流量計(jì)前壓力設(shè)置為（10-15）×10-3Mpa 進(jìn)行煙氣粉塵濃度測定對比實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

從表3 中可看出在同樣的采樣條件流量計(jì)前壓力參數(shù)設(shè)定為（10-15）×10-3Mpa 時(shí)，7#-12#號(hào)濾筒透氣性較差，測定煙氣粉塵濃度總是小于65mg/m3，1#-6#號(hào)濾筒透氣性較好的濾筒，而此時(shí)測定的煙氣濃度為80-90mg/m3，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，使用透氣性差的濾筒將會(huì)影響煙氣粉塵濃度測定結(jié)果。

由于在采樣過程中，濾筒是捕獲煙氣粉塵的，通過濾筒后的氣體再經(jīng)過水箱中的水吸收，因此，濾筒透氣性好壞，在采樣時(shí)所排放的煙氣對環(huán)境不會(huì)造成什么影響[2，4]。

表3 濾筒透氣性篩選對照表

6.2 實(shí)驗(yàn)Ⅱ

在上述采樣參數(shù)條件下進(jìn)行濾筒壁的厚度與煙氣粉塵濃度關(guān)系測定實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果見表4。

表4 濾筒壁的厚度與測定煙氣粉塵濃度關(guān)系對照表

從表4 中可以看出濾筒壁厚度影響煙氣粉塵濃度測定的結(jié)果，1#-7#號(hào)濾筒厚度為3.0mm-2.1mm 之間的濾筒測定煙氣粉塵濃度小于60mg/m3，濾筒壁偏厚，無法達(dá)到動(dòng)壓平衡采樣采樣條件參數(shù)[6-7]，流量計(jì)前煙氣指示壓力偏低，小于采樣條件壓力參數(shù)設(shè)定值（10-15）×10-3Mpa，煙氣流速小，低于采樣條件參數(shù)煙氣流速值（30-33L/min），8#-14#號(hào)濾筒厚度在1.50-2.0mm 這間時(shí)，采樣時(shí)的流量計(jì)前煙氣壓力和煙氣流速可達(dá)到煙氣粉塵測定動(dòng)壓平衡采樣條件參數(shù)，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看使用濾筒壁厚度偏大的濾筒，每次測定煙氣粉塵濃度結(jié)果都小于濾筒壁厚度為1.5-2.0mm 的情況下測定的結(jié)果，因此濾筒厚度直接影響煙氣粉塵濃度測量結(jié)果。

6.3 實(shí)驗(yàn)Ⅲ

用1#-14#號(hào)濾筒，在上述動(dòng)壓平衡采樣參數(shù)條件下進(jìn)行濾筒口水平度與測定煙氣粉塵濃度關(guān)系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果見表5。

表5 濾筒口水平度與測定煙氣粉塵濃度關(guān)系對照表

從表5 中可看出，1#-7#號(hào)濾筒口水平度偏差大于0.02mm，測定煙氣粉塵濃度結(jié)果小于65mg/m3，8#-14#號(hào)濾筒口水平度偏差小于0.02mm，測定煙氣粉塵濃度結(jié)果為80-90mg/m3。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，使用濾筒口水平度大于0.02mm 的濾筒，每次測定煙氣粉塵濃度結(jié)果都小于濾筒壁厚度小于0.02mm 情況下的結(jié)果，因此，濾筒口水平度偏大，是影響煙氣粉塵濃度測量結(jié)果的因素之一，對煙所粉塵濃度測量結(jié)果不利。

7 結(jié)果與討論

7.1 濾筒透氣性的影響

從實(shí)驗(yàn)Ⅰ結(jié)果可得出：濾筒透氣性差導(dǎo)致煙氣粉塵濃度測定結(jié)果偏低。這是因?yàn)橥笟庑圆?，在測定過程中達(dá)不到動(dòng)壓平衡；透氣過大可能使煙氣粉塵易通過濾筒壁小孔徑，濾筒所捕集煙氣的粉塵比實(shí)際煙氣中的粉塵要小。實(shí)驗(yàn)Ⅰ中發(fā)現(xiàn)，在濾筒透氣性好的測定過程中，氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)的讀數(shù)為30-33L/min，流量計(jì)前壓力為（10-15）×10-3Mpa 時(shí)，測定過程才達(dá)到要求的動(dòng)壓平衡過程，此時(shí)所測定煙氣粉塵濃度結(jié)果在80-90mg/m3范圍內(nèi)，近似于實(shí)際值。

表6 濾筒質(zhì)量因素對策表

7.2 濾筒壁厚度的影響

從實(shí)驗(yàn)Ⅱ結(jié)果可得出：濾筒壁厚度過大或過小時(shí)煙氣粉塵濃度測定結(jié)果偏低。這是因?yàn)闉V筒壁過厚，煙氣不易通過，此時(shí)煙氣流過流量計(jì)讀數(shù)偏低，流量計(jì)前壓力表讀數(shù)也偏低，不能滿足煙氣粉塵濃度測定過程中動(dòng)壓平衡的采樣參數(shù)條件；濾筒壁過薄時(shí)，易造成濾筒壁開裂，煙塵通過濾筒，濾筒捕集的煙氣粉塵比實(shí)際通過的要小，而影響測定結(jié)果。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)濾筒壁厚在1.5-2.0mm之間，能滿足煙氣粉塵濃度測定過程動(dòng)壓平衡的采樣條件參數(shù)，此時(shí)所測定煙氣粉塵濃度結(jié)果在80-90mg/m3之間，近似于實(shí)際值[7]。

7.3 濾筒口水平度的影響

從實(shí)驗(yàn)Ⅲ中可得出：濾筒口水平度差影響煙氣粉塵濃度測定結(jié)果偏低。這是因?yàn)闉V筒口與采樣槍嘴密封不嚴(yán)，通過濾筒的煙氣體積小于實(shí)際測定的煙氣計(jì)量體積，從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)濾筒口水平度在0-0.02mm 時(shí)，能達(dá)到煙氣粉塵濃度測定的動(dòng)壓平衡的采樣參數(shù)條件，此時(shí)所測定的煙氣粉塵濃度結(jié)果在80-90mg/m3之間，近似于實(shí)際值。

8 對策及其效果

根據(jù)對實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的結(jié)果分析，針對性的對濾筒質(zhì)量采取對策，對策具體內(nèi)容見表6。

采取對策前后的煙氣粉塵濃度測定結(jié)果情況統(tǒng)計(jì)見表7。采樣對策后，煙氣粉塵濃度測定的準(zhǔn)確度比前一年提高了5 個(gè)百分點(diǎn)。

表7 對策實(shí)施前和后煙氣粉塵濃度測定結(jié)果統(tǒng)計(jì)表